高中生物 1.3酶的应用技术实践课件 苏教版选修1

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【解题指南(zhǐnán)】 1.知识储备: (1)固定化酶的优点以及与固定化细胞的联系。 (2)固定化实验过程和结果的分析。 2.考查实质:本题考查固定化酶与固定化细胞技术。
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【解析】(1)将酶固定化后,可使酶在催化反应之后不随产物流走, 可以反复利用;将细胞固定化后,可以将一种细胞内的多种酶同时 进行固定。 (2)海藻酸钠一般不能参与化学反应,同时,在高温下容易溶化,温 度降低时又形成多孔性固体颗粒,是包埋酵母菌的好材料。图①为 共价键结合法,图②为吸附法,图③为包埋法。 (3)凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中 形成的,若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近,可能 (kěnéng)形成片状或长条形,而不是圆形的凝胶珠。
第三章 酶的应用(yìngyòng)技术实践
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一、酶在洗涤(xǐdí)方面的应用 1.加酶洗衣粉的去污机理
种类
洗涤原理
蛋白酶 ①蛋白质 蛋白酶 多肽
脂肪酶 ②脂肪 脂肪酶 甘油+脂肪酸
淀粉酶 ③淀粉 淀粉酶 麦芽糖+糊精
纤维 素酶
使纤维的结构变得蓬松,从而使渗入到纤维深 处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触,达到 更好的去污效果
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【解析】该实验探究不同底物及不同温度对酶活性的影响,既可 以根据(gēnjù)底物不同设置对照,也可以根据(gēnjù)温度不同 设置对照。加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂,如碱性蛋白酶制剂 和碱性脂肪酶制剂等,这些酶适宜温度不同,而且具有专一性。
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答案:(1)不同(bù tónɡ)温度条件下加酶洗衣粉对不同(bù tónɡ)污 渍去污能力的影响 (2)加酶洗衣粉中含有蛋白酶和脂肪酶,酶具有专一性,加的两种底物 不同(bù tónɡ),酶的作用效果不同(bù tónɡ) (3)提出假设 设计实验 (4)不同(bù tónɡ)底物 不同(bù tónɡ)温度 条件对照组互为对照 (或互为实验组) (5)如图
酶的种数
制作方法 是否需要 营养物质
反应底物
直接使用酶
一种(yī zhǒnɡ)或几种
固定化酶
固定化细胞
一种(yī zhǒnɡ) 一系列酶
化学(huàxué)结
合固定
包埋法固定化
化、物理吸附
固定化



各种物质(大分子、
小分子)
各种物质(大分 子、小分子)
小分子物质
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缺点 优点 实例
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答案:(1)酶既能与反应物接触,又容易与产物分离,固定在载 体上的酶能反复利用 多酶系统(或一系列酶、多种酶) (2)海藻酸钠 [③]包埋法 (3)CaCl2 海藻酸钠浓度过高(或针筒离液面过近,高度 (gāodù)不够)
水温(℃) 10 20 30 40 50 60 70 80 奶渍 48 43 28 12 6 4 12 17
蓝墨水 93 86 80 72 68 67 81 105
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(1)请你为上述探究实验命题:____________________________ ___________________________________________________。 (2)在同一水温下除去(chú qù)两种污渍时间不同的原因可能是________ __________________________________。 (3)上述探究过程(①至④)隐含________和_________两个步骤。 (4)上述实验涉及两项对照关系,一项是针对_____________的成 分对照,另一项是针对______________________的条件对照。这 里的条件对照与一般实验空白对照的区别是________________ ____________________________________________________。
控制水温 加入洗衣粉(等量)
用玻璃棒搅拌 观察实验现象
Ⅰ 500 mL _奶__渍___布__
37℃
蛋白酶 洗衣粉 5 min 颜色浅
烧杯编号 Ⅱ
500 mL
Ⅲ __5_0_0__m_L_
奶渍布 37℃
奶渍布
__3_7_℃____
复合酶 洗衣粉
5 min
__已__消__失__ (xiāoshī)
脂肪酶 洗衣粉
连续反应优势明显。 多酶系统
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只能生产____细_胞__外__酶___和其他能分泌到细胞外的产物;
由于___载__体__影响,使____营__养__物__质__和___产__物的(扩ch散ǎnwù)
②缺点
受到(一zà定it的ǐ)限制;
在____好__氧__性__发__酵___中,溶解氧的传递和输送(shū sònɡ)成
较好的洗涤效果。
(2)实验变量(biànliàng):
①自变量(biàn加li酶àn洗g)衣:粉_______________。
②无关变量(biànliàng):其他条件相同且温适度宜(如__p_H_____、_____
等)。
(wēndù)
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(3)实验(shíyàn)步骤:
步骤
注入自来水 加入物质(等量)
(2)海藻酸钠溶液配制注意事项: ①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热,避免海藻酸钠发生焦糊; ②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温,再与酵母细胞混合,避免高温 (gāowēn)杀死酵母细胞; ③固定化酵母细胞时,应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢 滴加到CaCl2溶液中,而不是注射,以免影响凝胶珠的形成。
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【高考警示钟】 一般设置温度梯度差为5℃较为适宜(shìyí),洗涤效果最好的温 度不一定是该酶催化的最适温度,若要测出最适温度,则应将温 度梯度差缩小到更小(1℃)。
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【典例训练1】洗衣粉是人们日常生活所必需的,有同学(tóng xué)对加酶洗衣粉的作用很感兴趣,为此做了以下实验探究。 实验过程: ①用天平称取加酶洗衣粉若干份,每份5克。 ②制作被牛奶和蓝墨水处理过的同一布料若干份。牛奶主要含蛋 白质和脂肪,蓝墨水主要成分是阿拉伯树胶(植物纤维)、鞣酸与 硫酸亚铁,布料污渍大小以滴管滴数为准。 ③取2只500毫升烧杯,依次编号为A、B,分别加入200毫升水和 一份已称好的洗衣粉,放入10 ℃的水浴锅中,并且搅拌。

关键性的限制因素。
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【点拨】固定化细胞是活细胞,由于细胞膜存在(cúnzài)选择透过 性,因此细胞内酶不能在细胞外起作用,导致固定化细胞只能用于 生产胞外酶和其他能分泌到细胞外的产物。
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探究加酶洗衣粉的洗涤(xǐdí)效果实验中的变 量分析 1.分析不同温度对加酶洗衣粉洗涤(xǐdí)效果的影响实验 (1)实验变量:水温,必须设置温度梯度。 (2)无关变量:水量与水质、洗衣粉用量、衣物质料与大小、浸 泡与洗涤(xǐdí)时间等,应该保持不变。
在工业上,用于__新__型__青__霉_素___的生产和废水处 理; 在化验诊断方面,用___酶__试_纸__对__尿__糖____的化验 分析诊断
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2.固定化细胞技术
(1)方法:主要(zhǔyào)是吸附法包和埋__法_______。
(2)实例:酶母菌细胞的固定化。
制备麦芽汁→___活___化__(_h_u_ó__h_u_à_)→酵制母备固定化细胞→发酵麦芽
汁。
菌细胞
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(3)优缺点:
细胞因能正常(zhèn生gc长há、ng繁)__殖__(_f_á_n_z_h_í__)_和_____,而保持原有的
①优点
生物活性; 代谢
可充分利用_____细__胞__内_,酶不损害________酶_; 活性
保留了细胞内原有的____________,对于多步催化的
直接使用酶
固定化酶
①对环境条件(tiáojiàn) 非常敏 感,易失活; ②难回收,成本高,影 响产品质量
催化效率高、耗能
低、低污染
不利于催化(cuī huà)一系 列的酶促反应
①既能与反应物 接触,又能与产
物分离;
②可以反复利用
固定化细胞
反应物不易与 酶接触,尤其(yóuqí) 是 大分子物质,反 应效率下降
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④取2块被牛奶和蓝墨水处理过的布料各一份,分别同时放入2 只烧杯中,用玻璃棒搅拌,并用秒表记录除去污渍所需的时间。 ⑤水浴锅温度依次为20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、 70 ℃、80 ℃,重复步骤③和④记录除去污渍所需的时间(分 钟),实验(shíyàn)结果如表。
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2.分析不同种类(zhǒnglèi)洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的实验 (1)实验原理:酶的催化作用具有专一性,复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类 (zhǒnglèi)较多,与单一加酶洗衣粉相比,对各种污渍都有较好的洗涤效 果。 (2)实验变量: ①自变量:不同种类(zhǒnglèi)的加酶洗衣粉。 ②无关变量:其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
成本低、操作容易
果胶酶
固定化葡萄糖 异构酶
固定化酵母细胞
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【高考警示钟】 固定化实验中的易错点总结 (1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞(xìbāo)数量的影响: ①海藻酸钠溶液浓度过高,将很难形成凝胶珠; ②浓度过低,形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞(xìbāo)的数量少。
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(5)请以温度为横坐标,酶促反应速率为纵坐标画出除去奶渍实验(shíyàn) 的大致情况图:
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【解题指南】 1.考查实质:本题主要考查加酶洗衣粉的作用原理和实验设计与 分析能力。 2.解题关键:(1)理解酶制剂的作用及特性。 (2)掌握酶制剂的影响因素。 (3)明确科学的发现过程,即发现问题→提出(tí chū)假设→设计 实验→得出结论。
洗涤实例
血渍、奶渍及各种(ɡè zhǒnɡ)食品类的蛋白质污垢
油渍、人体皮脂(pí zhī)、口红
来自面条、巧克力等 的污垢
去除棉纺织品表面的浮 毛
第二页,共5验原理:酶的催化作用具有__专__一__性___,复合酶洗衣粉加
入的酶制剂种类较多,与单一加酶洗衣粉相比,对各种污渍都有
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【典例训练2】(2011·福建模拟)在20世纪50年代,酶已经大规模地应用 于各个生产领域,到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞技术。 (1)在实际生产中,固定化酶技术的优点是_________________ _________________________________。与固定化酶技术相比(xiānɡ bǐ), 固定化细胞技术固定的是__________________________。
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(2)制备固定化酵母(jiàomǔ)细胞,常用的包埋材料是_______,使用 了下图中方法[ ]_______(填出号码及名称)。
(3)制作固定化酵母(jiàomǔ)细胞时,充分混合均匀的酵母(jiàomǔ)细 胞溶液可在饱和_________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝 胶珠不是圆形或椭圆形,其主要原因是______________________。
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固定化技术 1.固定化酶和固定化细胞常用的材料 固定化酶常用纤维素、琼脂(qióngzhī)糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载 体,而固定化细胞常用琼脂(qióngzhī)、海藻酸钠(钙)、明胶和聚丙烯酰 胺凝胶等。
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2.直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
5 min
颜色浅
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【点拨】加酶洗衣粉很适合洗涤涤纶、棉纤维等物品(wùpǐn)。不 适合洗涤主要成分为蛋白质的丝毛织物,因为酶能破坏丝毛织物中 的蛋白质。
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二、制备(zhìbèi)和应用固定化酶 1.固定化酶技术
定义 制备方法
优点
应用
用物理学或化学的方法将__酶_与__固__相_载__体__(_z结àit合ǐ)在 一起形成的仍具有__酶__活__性__的酶复合物 ___吸__附__法___、交联法、___包__埋__法____ 易与水溶性_反__应__物__和__产__物__(_c_h_ǎ_n,wù可)分被离反复使用
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